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绿色建筑是在建筑建筑过程中充分地运用环保理念,充分利用自然资源和天然材料,在建筑的整个过程中实现资源最大限度节约,使其环保功能更为突出,从而为人们提供一个拥有舒适、健康环境的建筑。而且在现代建筑体系当中,绿色系统我们也较为常见,通常以屋顶、室外和室内等处绿化为主。
1.2发展绿色节能建筑的重要性
能源紧缺已不再是一个地区或是一个国家的事情,当前全世界各国都面临着严竣的能源紧缺问题。特别是近年来,我国加快了城乡建筑化的进程,这就使建筑行业的发展速度不断加快,这也导致建筑行业的能源消耗量越来越大,而且占全国总能源的一半左右。由于建筑的高耗能,从而使我们能源紧缺的现象更为严竣。在这种情况下,则需要加快建筑设计理念的转变,加快建筑设计方法的改良,在建筑设计过程中有效地融入节能环保的理念,采取切实可行的措施和方法有效地降低建筑的能耗,实现对能源和环境的有效保护,确保建筑、人与自然环境的协调发展。
2绿色节能建筑的设计原则
2.1环保节能
建筑行业属于高能耗行业,需要大量的资源,但对资源利用率却较低,而且在施工过程中会对人类生存的环境带来较大的破坏,所以在绿色节能建筑设计过程中,应充分的遵循环保节能的原则,从而实现建筑的绿色化和环保化。
2.2与自然生态环境以及人文环境相结合
在绿色节能建筑设计过程中,需要充分地利用当地的文化特色,因地制宜,就地取材,与当地的建筑资源及气候条件有效结合,使建筑不仅具有较好的地域特色,而且能够与自然生态环境和人文环境有效地融合在一起,实现动态性的平衡,从而实现建筑、自然环境和人的和谐统一,使其成为一个整体共同发展。
2.3健康宜居
建筑物具有较高的价值,但其价值更多的是体现在使用功能上,能够有效地满足居住、办公及其他功能性需求。
3绿色节能建筑的设计技术
3.1电气节能技术
在现代建筑的实施过程中,电气化节能技术的应用已经成为绿色节能设计的重要方法,其在节约能源方面起到重要的作用。电气化节能技术通常包含以下几个方面:(1)配置供配电系统时,尽可能简单安全,通常不要让同一个电压变配电的级数高于两级,另外变配电所应尽可能贴近负荷中心,这样线路电压能够持续稳定,减少能源的损失;应该选择节能型的变压器,降低变压器的空载损耗;选择适用的配电干线电缆,这能起到减少电压损失、保持热稳定性等作用。(2)照明。照明设计是绿色节能技术的重要组成部分,因为照明是现代建筑的必须设计环节,良好的照明设计可以营造舒适、高效、节能的建筑空间。照明设计不是随便配置照明灯具就可以了,必须遵循合理的照度标准。设计合理的照度值可以减少电气系统的能源损失,实现节约能源的目的。(3)电机。电机是一种感性负载设备,其会产生无功电流,从而引发滞后作用。如果无功电流经由高低压线路传到用电设备的末端,就会加大变压器与线路的功率消耗。
3.2隔热技术
利用隔热技术能够起到有效地降低能耗的作用。建筑能耗会受到围护结构热传导性能的影响,一旦围护结构隔热性能较差时,当定外温度较高时,则会导致热量传导到室内,给制冷系统增加负荷,而在冬季,围护结构则会将室内的热量散发到室外,从而导致室内温度降低。因此采用先进的隔热技术,对围护结构的传导性进行有效控制,可以降低能耗。(1)选用合适的外墙材料,可以对外墙传热指数进行有效控制,这样通过降低墙体的传热性能,同时在设计可以选择适宜的外墙结构,并设计保温的墙体结构。通过外墙保温的设计,可以有效避免冷热桥现象的发生,而且还能够实现对主体结构的有效保护,有利于楼房使用期限的延长,对节约资源和提高能源的利用率具有极其重要的意义。(2)在绿色节能设计过程中,需要加强对门窗的隔热改造。近年来,我国建筑在设计过程中多使用落地窗、玻璃门和外飘窗等,这样对于采光和通风起到非常好的效果,但隔热性能较差,所以在具体设计时,需要选择与当地气候特点及室内需求相适应的玻璃,有效提高门窗的密封性能,避免产生不必要的能耗。
3.3可持续资源利用技术
如今,清洁能源利用技术的应用可以缓解一部分能源压力,并且清洁能源几乎不会产生污染,十分符合“健康宜居”的要求。主要的清洁能源有:(1)自然光源。自然光免费而且适宜人类的视觉承受力,因此在建筑设计时,应该考虑如何最大程度利用自然光源,相关的技术有光线的折射、反射以及衍射原理,还可以利用导光管、棱镜以及采光窗等进行光源利用。(2)太阳能。当前在建筑设计中太阳能技术应用较多。近年来,利用太阳能来进行供电也得以应用,但由于其技术设备较为复杂,而且设备较为昂贵,所以太阳能发电技术广泛推广具有一定的难度。(3)风能。目前风能的利用率相对较高。风能的利用形式很多,可转化为电能、热能、机械能等,随着技术的不断进步,风能将更多地应用到建筑行业中去。
2目前我国小区绿色建筑设计中存在的问题
尽管随着国家和相关行业对绿色建筑这一理念的重视和支持力度不断加大,我国的绿色建筑领域取得了一定发展和进步,但目前我国还没有形成较为完备的针对绿色建筑的法律法规,而且相关行业和建筑单位没有充分理解绿色建筑的理论精神,相关部门对我国绿色建筑建材市场的管理也不够严格和完善,这些因素使得我国的绿色建筑领域在发展中出现了许多问题,这对建筑物的质量安全和居住条件都造成了不利影响。通过对具体情况的分析,笔者认为,目前我国绿色建筑设计中存在的问题在小区住宅中主要突出表现为以下几个方面。
2.1对住宅小区的设计中没有重视建筑材料对居民健康的影响
一些住宅小区在设计时,尽管采用了新型材料,达到了节能的目的,但却忽视了这些材料可能会对空气质量造成的影响,从而影响居民的身体健康,比如一些含有苯、甲醛的建筑材料,虽然具备了较好的保温性能,但也会产生有害气体,此外,设计时对住宅内噪声、辐射等不利因素缺乏科学有效的规划和控制,这些问题都会对人们的健康造成不利影响。
2.2建筑的节能效果较差
建筑的节能效果差主要表现为以下几个方面:
(1)没有仔细考虑建筑的节能设计问题。一些设计人员只是盲目地追求建筑布局和外观给人带来的美感,却忽视了建筑的内部结构对建筑节能效果的影响,例如建筑物的方向、长度、宽度、大小等方面设计不合理,使得建筑物的节能性能较弱,此外,对建筑物屋面和墙体的保温效果、玻璃和门窗的遮阳效果等细节问题的思考和把握程度不够,并且没有将其有机地结合起来融入到设计环节中,这样也会降低建筑的节能效果。
(2)忽视了对建筑生产能耗的控制。绿色建筑在生产过程中的能耗主要包括建筑施工中的能耗和生产和加工建筑材料的能耗。这是影响建筑节能指标的重要因素,一些设计人员只注重建筑使用中的节能效果,忽视了这两个因素,在对建筑材料和施工技术进行规划时没有将方案进行科学合理地优化,这就对建筑施工过程中的节能效果产生了不利影响。
2.3没有充分认识到环保的重要性
一些设计人员没有形成良好的环境保护意识,没有有效地设计规划出针对建筑垃圾、污水、有害气体和液体的处理方案,将这些垃圾和有害物质随意丢弃和排放,对建筑物周边的环境造成了破坏,不利于居住环境的优化和改善。
3小区绿色建筑设计的有效措施
科学发展观的中心就是以人为本,对于绿色建筑设计同样如此,要在保障居民生活环境的安全和舒适的前提下,实现居住环境的节能环保,从而构建良好的住宅小区。要想实现这一点,可以按照以下几条方法予以实施。
3.1提高对节约能源的重视力度
合理利用能源是绿色建筑的重要方面,因此,要尽可能地将资源的消耗和浪费降到最低。想要更好地实现这一目标,就要将小区建筑施工之前的设计工作规范化和科学化,从建筑的选型和规模,建筑的围护结构设计到建筑材料的选择,都要充分考虑这一点。通过对建筑所在地各种自然环境的观察和分析,采用科学合理的设计方法,充分利用太阳能、风能、水能以及地热能这些可循环利用的再生能源,尽量采用自然采光和自然通风的方式,尽可能地减少未来建设时的能源消耗,从而实现节能与环保,促进社会的可持续发展。
3.2结合具体环境来进行设计
目前,盲目地依据和套用其他国家绿色建筑的设计经验来开展设计工作是我国绿色建筑设计中一个较大的误区。在实际生活和工作中可以发现,这样不但会使得建筑成本大大增加,也不符合绿色建筑的最初目的。从建筑的使用寿命和周期来看,绿色建筑能够产生的经济效益从长远发展的角度来看是相当巨大的,而不是依靠无限制的扩大生产成本,牺牲企业利润来获得节能环保的居住环境。因此,在建筑设计时,设计者要结合建筑周边的具体环境来进行科学合理地设计,做到因地制宜,这样才能真正地建造出绿色建筑。
3.3实现人与自然的和谐共存
结合前文内容来看,绿色建筑是由生态建筑发展而来的,因而回归自然是其最终目的。因此绿色建筑要本着“绿色环保”的理念,从保护环境的角度出发,促进人和自然的和谐发展。所以在设计时,不仅要确保设计方案科学合理,还要保持自然美观,尽量还原自然的原来面貌,让小区整体环境回归自然,务必做到景观绿化,使小区外观与周边环境相协调,做到与自然环境互为补充,而不是破坏,从而建立和谐的生态系统环境。
随着社会经济的快速发展,新建筑如雨后春笋般拔地而起,一方面是建筑高度在迅速增加,另一方面建筑功能也趋于多样化、综合化,建筑规模也在不断增加,因此,与之相对应的高度发展的建筑技术已成为建筑领域的重要组成部分。没有高技术或合理的技术运作,建筑就很难达到预期的实用效能和审美效能。纵观中国的现代建筑,其设计、建造与新技术的运用程度还远远低于国际水平,高技建筑更是寥寥无几。仔细分析,除了社会、经济的影响外,多少与我们现实的建筑教育、教学状况有关,学生在建筑设计中所应用的技术知识缺乏。长期以来,建筑技术是建筑设计教学中的薄弱环节。
1.2师资队伍构成
目前许多建筑类院校的建筑技术类课程通常由相关专业的教师任教,由于缺乏与建筑设计专业教师的沟通,如教学大纲的讨论、重点难点、深度广度的考虑,存在着学生们即使完成了课程学习后,仍然不能很好地理解该门课程的内容与建筑设计关系的问题。同时大多数专任教师,尤其是青年教师多来自高等院校,从学校到学校的经历,使相当一部分教师缺乏一线设计企业的工作经验,工程实践等实际动手能力普遍比较薄弱。“双师型”教师严重缺乏,使建筑技术和建筑设计课程脱节,对卓越建筑师的培养也成为无源之水、无本之木,成为学科建设的瓶颈问题之一。
1.3实践动手环节
建筑学专业建筑设计课程教学是建筑学专业的主干课程和核心课程,也是重要的教学实践环节。“卓越工程师计划”中建筑学专业的素质培养主要注重技术和艺术两个方面。技术和艺术通过软件模拟技术可以得到突破,达到相辅相成;而以技术和艺术为内容的建筑学教育却没有深刻认识这一点。常规的建筑学专业教育注重表达技巧,强调空间和功能,忽视建筑技术的运用。在建筑设计的学习中,学生们不能主动地将学到的建筑技术知识应用到建筑设计中,具体表现为学生在建筑设计方案中重技法、轻技术———重视图面和效果图的表现,而轻视或忽视建筑造型中建筑技术问题的思考和表达,使建筑设计方案缺乏深度的创新。而对于一个建筑方案完整的表达,还需要借助更高层次的模拟软件来表达整个方案的技术层面。
2以跨学科和跨专业融合为核心的课程体系构建
通过跨学科、跨专业拓展建筑设计教育的教学内涵,探索一种具有创新性、开放性、可持续性的建筑设计和建筑技术教育模式,重新整合现有建筑学专业课程体系的内容及框架,借助对建筑学本科高年级教学培养的专业课程体系的调整,提高建筑技术类课程的教学质量,培养出具有工程技术基础的学生,同时把建筑技术作为挖掘和培养设计创新能力的动力,从而逐步构建以绿色建筑教育为目标的、面向区域的创新应用型人才培养的专业课程教学体系。
2.1依托建筑类院校优势,构建跨学科融合的绿色建筑教育基础平台
依照我院建筑学人才培养计划中设计、技术、实践“三线并行”的课程体系进行构建,同时着重强化相关专业技术课程设置上的系统性和跨学科的融合性。教学计划中根据学科特点,设置“建筑设计”、“生态建筑设计概论”、“节能建筑”、“建筑结构选型”、“建筑设备”、“智能建筑概论”、“建筑环境软件模拟”、“建筑施工技术”、“新能源技术”等专业主干课程、基础必修课和选修课程,注重协调相关院系,如土木工程学院、环境与能源工程学院、电子与信息工程学院为我院开设相关技术课程,综合地将多学科的专业知识应用于设计实践之中,为绿色建筑教育打造一个视野面开阔、基础扎实的综合基础平台。
2.2整合建筑设计和建筑技术系列课程,强调教学体系培养过程的多层次递进
在建筑设计课程教学中,认真研究教学内容体系,通过建筑设计及理论相关课程讲解建筑空间、功能与环境、技术等的交汇关系,借助高年级的建筑设计课程的设计应用搭建基本理论和方法框架。近年来,随着中国房地产业的迅猛发展,人们节能环保意识不断增强,建筑物呈现向生态化和高度化发展的趋势。此外,建筑物组成由原来的单一功能朝着多功能方向发展,规模也有越来越大之趋势。所有这些特征交织在一起,给建筑设计提出了更高的技术要求。针对建筑发展的特点和教育部“卓越工程师教育培养计划”要求,对高年级建筑设计课程的内容进行了调整,借助本院和相关院系有针对性开设的课程完善绿色建筑理论及实践方法的基本知识框架,并结合毕业设计以及全国范围的大学生建筑设计大赛等实践环节加以强化训练。目的是要学生更全面地了解建筑技术的各相关专业知识,建立技术与艺术完美结合的意识,不断提高学生对建筑技术知识的综合应用能力,从而培养学生的综合设计能力、创新思维能力、工程实践能力以及团队合作精神,以便真正适应我国建筑的发展趋势。在2012年度UA创作奖•概念设计国际竞赛中,安徽建筑大学学生获得了两项佳作奖。获奖作品以“活”建筑为主题,通过对校园既有建筑改造和土地沙漠化适应型建筑的探索,集成了太阳能光电转换系统、特殊外墙保温系统、外墙加固结构体系等新技术,并与建筑空间形成了有机的形态。通过全国甚至全世界范围的建筑设计竞赛加强了建筑技术在建筑设计中的运用,提升了综合强化训练。
2.3改革教学方法,引入先进的现代化教学手段
探索教学方法和手段等方面的改革,将传统单一授课方式向多元现代化授课方式转变,扩大信息量知识面,培养高素质、综合性设计人才。充分体现建筑学专业的特色,以形象教学为基础,应用现代教学方法和手段,循序渐进、深入浅出地贯穿整个建筑学专业的教学全过程,从而充分调动发挥学生的主观能动性,同时注重个性的发挥。随着计算机技术的高速发展,一些建筑类模拟软件层出不穷,软件模拟技术的运用给建筑方案设计带来了巨大的影响,为建筑技术设计提供了技术支持。引导学生对新方法、新工具进行探索性使用,使得其尽可能对设计方案进行多方面思考,提高在整体上认识和把握设计方案的能力,从而培养了他们综合思考、反复验证的良好习惯。
2.4改善教学条件,积极拓展第二课堂,建立开放式教学实习基地
坚持直观教学、实践教学与课堂教学相结合,建筑设计是一门实践性很强的课程,强调理论教学与实践教学并重,重视在实践教学中培养学生的实践能力和创新能力。加强与建筑设计院、规划院签订建立对口实习的合同,让学生在实习单位接触实际工程项目的设计,从策划前期到设计再到施工,了解建筑材料、建筑结构、建筑设备等技术要求,关注人居环境可持续发展及绿色建筑技术的最新动态,注重节能建筑研究及其在建筑工程中的实际应用。
2.5依托“卓越工程师培养计划”,加强“双师型”和“双导师制”的师资队伍建设
通过充实和完善建筑设计与建筑技术的一体化教学课程教学团队师资队伍,积极引进与培养建筑设计人才,完善教师队伍的专业结构、职称结构、学缘结构、年龄结构和教师的知识结构,形成结构合理的课程教师梯队。不仅仅停留在教学一线,还渗透到科研工作当中,使我院与学校现有相关产业部门强强联合,如规划院、建筑设计院和建筑节能研究院等,多个单位“模糊界限,互补共生”,加强纵向科研与横向科研等多方面的“深层”合作,形成“你中有我,我中有你”的产学研合作格局,达到“互利共赢”的局面。共同致力于适合夏热冬冷地区的绿色建筑设计方面的科学研究及建筑创作,积极开展科研课题的研究,让科研成果为教学工作及教学研究的开展奠定坚实的基础。
1)节能节地建筑。这种建筑的设计思想的出发点是力争节约能量和物质资源,实现一定程度的物质材料的循环。
2)生土建筑。它的特点是利用覆土来改善建筑的热工性能,以达到节约能源的目的。生土建筑具有诸多优点,如节能节地、防震防尘、防风防暴、防噪声、可减轻或防止放射性污染及大气污染的侵害,并且洁净、安全等,在环境上有利于保持生态平衡及保存原有自然风景。
3)新陈代谢建筑。该设计强调复苏现代建筑中被丢失或被忽略的一些要素,如历史传统、地方风格,提倡过去、现在两种不同文化的建筑的共生等。新陈代谢建筑积极地接受、吸收和保留过去建筑中有价值的成就,并在试图表现时代文化和识别性的同时也积极采用现代技术和材料。
4)少费多用建筑。这种设计形态是使用较少的物质和能量创造更加出色的建筑作品。该设计具有这样的特点:可大量建造,且费用低廉;由住宅工厂预制,能量自给自足,并可以灵活迁移;统一装配,符合模数;住宅有自洁功能,居住舒适。
5)高技术建筑。可以说这是一种智能建筑,它的特点是利用计算机和信息技术等高科技的发展,使固定的建筑护结构成为可以跟随气候自我调整的围合结构,成为建筑的“皮肤0,可以进行自由呼吸,控制建筑系统与外界生态系统、环境能量和物质的交换,增强建筑适应可持续发展变化的外部生态系统环境的能力,并达到节能的目的。
2生态文明视域下的绿色建筑设计技术
2.1绿色建筑技术
绿色建筑技术是一门涵盖多学科、多理论的综合技术,这项技术中不仅会利用到能量流转规律、气候变换规律、物种循环规律以及建筑内外部的环境热湿交换规律等,这种建筑技术也具备一些非常显著的优势。首先,绿色建筑技术非常注重建筑的节能降耗,会让这一设计理念贯穿与整个设计的始终,因此,能够很好的降低建筑物能耗,并且提供更为舒适的内在环境。其次,该技术在采用时对于建筑材料的选择会很严格,新型材料往往能够更好的满足绿色建筑的设计需求,例如,越来越多的传统砖石已经被各种更轻便的墙体和结构取代,各种高强度合金钢、高强度混凝土以及高强度玻璃等也越来越广泛的被使用。
2.2自然生态能源的利用技术
自然生态能源的利用很好的为绿色建筑技术提供了基石,各类原生自然能源也成为绿色建筑的首选。首先,太阳能已经被越来越多的用于绿色建筑中,利用太阳能不仅能够进行室内采暖、降温以及干燥,还能够很好的降低整个建筑物的能耗。其次,丰富的地热能源也可以成为绿色建筑的一项重要资源,地热不仅储量丰富,而且污染小,非常符合绿色建筑的设计理念。此外,循环利用也是绿色建筑中的一项重要技术,无论是对于材质的循环还是对能源的循环,这些都能够很好的降低建筑成本,节省能耗,并且非常环保。
3生态文明视域下的绿色建筑设计路径
3.1建筑设计的人性化
生态文明视域下的绿色建筑设计有一些非常典型的路径选择,首先,人性化的建筑设计便是一个重要典范,在建筑中凸显“人本理念”无疑是生态文明视域下对于绿色建筑的一种非常好的诠释。一方面,建筑设计的一些传统规律应当勇于突破创新,随着人们对于个性化的居住空间与居住环境越来越看重,设计中应当对这一点有充分的考虑,这才能够更符合当下人们的消费行为与消费理念。另一方面,建筑设计中应当逐渐融入更多的艺术原素,这不仅是精神文明的一种需求与体现,这也能够让整个建筑的附加价值得到提升。
3.2建筑设计的生态化
随着全民环保意识的不断增强,对于原生态居住环境的日趋向往,这也可以很好的成为绿色建筑的一个重要方向。生态化的建筑设计不仅能够为居民提供更为舒适的居住环境与居住空间,在这样的理念下打造的产品也能够更好的与自然环境和谐相处,进而实现建筑物与环境间的良好融合。生态化建筑既可以体现在设计概念上,也可以体现在设计中的用材上。值得一提的是生态化建筑在打造时要充分而全面的考量建筑物周围的自然环境、资源环境以及经济环境等,设计时要充分和当地的地形地貌以及周边的综合环境相融合,这才是生态化的建筑设计中应当凸显的标准与理念。
3.3建筑设计的一体化
建筑设计的一体化是一个较为抽象的概念,具体可以体现在两个层面。从横向来看建筑设计应当充分实现人与自然环境的一体化,建筑设计不应当一味的改造环境,而是应当融入特定的环境中。从纵向来看建筑设计应当实现当下与未来的一体化,这也是对于可持续发展理念的一种秉承。一体化的设计理念应当既满足人们目前的居住需求,长远上也不会损害建筑物周边的生态环境,能够良好的与环境和谐共处才是生态文明视域下优质的绿色建筑。
首先,设计人员应该做到让建筑与当地的自然环境达到和谐,这就需要建筑设计人员对当地环境进行综合的考察,比如地域环境以及河流植被等。设计人员应该以当地的地形、地貌为基础,如果建筑地貌十分复杂,无法不对其进行改造,但是设计人员需要考虑到后果,有些植被可能改造之后,无法再生长,及时需要对其进行改造,也需要加以设计,确保影响最小。其次,尽量对现有的植被不要进行处理,从古至今,植被都是城市建筑必要的点缀物,但是大多数建筑设计人员或者建筑开发商,一般都会选择先清理植被后再种植的方式,这种方式实际上所起到的效果就是事倍功半,不仅前期需要消耗大量的人力物力,后期所栽种的植被也不容易存活,所以设计人员应该在原有植被的基础上进行设计,这样使得建筑更会充分野趣。
1.2结合水文特征
溪流、河道、湖泊等环境因素都具有良好的生态意义和景观价值,建筑环境设计应很好的结合水文特征,尽量减少对环境原有自然排水的干扰,努力达到节约用水、控制径、补充地下水促进水循环并创造良好的小气候环境的目的。结合水文特征的基地设计可从多方面采取措施,一是保护场地内湿地和水体,尽量维护其蓄水能力,改变遇水即填的简单设计方法;二是采取措施留住雨水,进行直接渗透和贮留渗透设计;三是尽可能保护场地中可渗透性土壤。
1.3保护土壤资源
在进行建筑环境的基地处理时,要发挥表层土壤资源的作用,表层土壤是经过漫长的地球生物化学过程形成的适于生命生存的表层土,是植物生长所需养分的载体和微生物的生存环境。在自然状态下,经历100-400年的植被覆盖才得以形成1cm厚的表层土,建筑环境建设中的挖填土方、整平、铺装、建筑和径流侵蚀都会破坏或改变宝贵的表层土,因此,在这些过程之前应将填挖区和建筑铺装的表土剥离、贮存、在建筑建成后再清除建筑垃圾、回填优质表土,以利于地段生态环境的维护。
1.4生态建筑的能量利用
我国的建筑中需要的能量主要是电能和热能、电能是市政线路供电,热能是采暖所需的暖气和做饭所需的煤气,天然气或石油液化气,电力来自水利或者火力,核能发电,而火力发电暖气和煤气供应需要耗费大量的煤,煤和天然气都是不可再生资源,就我国的能源贮藏结构而言,煤炭、石油、天然气的大致可采年限分别为320年、16年、50年形势非常严峻。并且这些能量在加工过程中产生大量的污染,二氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物和粉尘悬浮物严重污染了我们生存的环境。因此,我们在建筑设计中,在节约使用不可再生资源的同时,应当重视新的能源利用方式从可再生能源多想办法。目前应用于生态建筑中的可再生能源有太阳能、风能、地热能等,其中以太阳能的利用最为广泛技术也最为成熟。
1.5被动式太阳能利用的原理与方法
阳光、空气和水是人类赖以生存的基本要素,自古以来,我们的祖先在修建房屋时,就知道利用太阳的光和热北方民居多设火墙、火坑、墙内设回环盘绕的烟道饮烟的烟道通过火坑然后通过空心火墙流至排烟口,把饮食余热做为采暖热源二次利用且利用得很充分。这一绿色思想及能源循环利用技术,在能源危机的今天,非常值得我们借鉴。窑洞这一传统民居形式,适应当地自然条件,就地取材,利用黄土所特有的保温隔热性能,冬暖夏凉,是传统节能节地建筑的典范。
2绿色建筑设计
2.1绿色建筑概念绿色建筑设计是指建筑物的整个建筑到使用过程中对资源尽可能的节约,尽量的节约一切的资源,要尽量保护环境节约资源减少污染,房屋建筑既要满足人们生活的需求,也要注意人们提供健康高效的生活环境,这样才可以建造一个和谐绿色的居住环境。
2.2绿色建筑设计的特点绿色建筑的特点可以总结为尽可能的节约能源及资源,并尽量的体验回归自然。要做到节约能源,就要对自然绿色能源太阳能及风能进行充分的利用。在建筑中要通过利用太阳能可以减少空调及供暖设备的使用,利用自然通风来制造制定的系统,夏季充分利用主导风向,使空调设备等使用进行降低,建筑布局要充分适应本地的气候条件要求。
2.3绿色建筑理念的具体理念绿色建筑设计要对资源节约问题进行全面的考虑,尽量的提高能源的利用率。绿色建筑设计要对环境、地势及气候等条件进行充分的考虑,要使建筑物和似然环境能融合一体。绿色建筑设计就是保护自然和建筑物及人类进行和谐的统一。在建筑中要充分的利用自然能源,绿色建筑设计不只是可以体现整个建筑物的生命周期,还要向前向后延伸产生的意义,建筑过程的准备阶段及运输生产过程体现了绿色的设计理念,对环境造成较小的影响并且很多资源可以进行回收利用。
3节能建筑的设计
3.1节能建筑设计的概念节能建筑理念指遵循节能的基本方法,对建筑物进行一定的划分及建筑群体还有建筑物的朝向及间距等问题都要进行研究,髙建筑物受到当地风向的影响较大,一般地区的风向具有一定的规律,在设计中要对风向的问题进行考虑,尽量的设计出低能耗的建筑物。
3.2节能建筑设计的具体概念现代建筑设计中地源热泵是比较先进的清洁能源的技术,主要的核心功能是经济环保切节能可靠,这项技术响应了可持续发展的号召。节能设计中太阳能这种可再生能源被广泛的应用,现在我国的部分地区具有一定的应用,更广泛的应用还在不断的开发。建筑物的屋面是能耗的主要部位,房屋面的设计研究重点是采取节能保温的关键,墙体的隔热保温还有隔声等功能都有待提高,特别是要对外墙体的防水砌筑问题加以注意。
4智能安全建筑设计
4.1智能房屋建筑设计的概念现代社会是科技发展的社会,智能化应用在了很多方面,建筑行业也不例外,先帝啊建筑及计算机网络、监控还有通信方面都有的一定的关系,智能化建筑中具有信息管理科学、设备高度控制和使用安全方便等优势,这些都是信息化发展的必然要求,智能化房屋等会是未来发展的主要方向。
4.2智能化建筑的具体理念通常会把智能化建筑分为楼宇自动化、办公的自动化及通信自动化三个系统,现代房地产公司为了提高自己的竞争力又提出了信息管理自动化和防火自动化,相信未来智能建筑方面发展会有一定的完善。
4.3火灾自动报警系统的设计火灾报警系统有触发器、报警装置及火灾警报装置等部分辅助的装置组成,这样的装置能在发生火灾时就将火灾的信号转换成为电信号,在把电信号传到火灾报警控制器,同时,火灾发生的地点等信息传输到报警控制器里,这样人们可以及时的发现信息而快速采取一定的措施。
5房屋建筑注重美学的规律
5.1建筑物设计的统一现代社会对房屋建筑的节能只能方面有很多的要求,对建筑物的美观要求从没降低,房屋建筑的整体形态、色彩都是人们所要关注的重点问题。任何的艺术形态具有一定的统一性,建筑物的次要部位或是从属部位都要与建筑主体部位相协调统一,建筑物的色彩具有和谐统一的效果,禁止建筑物及材料之间的类型和色彩想矛盾。
5.2建筑物设计要求均衡性和比例问题建筑物设计的均衡性比较重要,具有一定的均衡性的建筑作品会给人们非常舒服的感觉,建筑物比例也要合理,不会给人偏离感。建筑物具有一定生命力的元素,韵律也有较为重要的属性,建筑物的韵律体现在比较立体设计上,在建筑设计中的细节部位加以重视,建筑物的每一个元素都具有比较重要的意义,都会体现建筑物的精神。韵律是具有一定的弹性的,特别是在复杂的建筑中,大小宽窄等都需要相互协调交替,如果建筑物有规则过于死板,在建筑中要遵循一定的原则,在设施中具有一定效果的变化,更好的体现出建筑物的艺术性及感染力。
随着国民经济的快速发展,工业经济收入水平持续上升,工业企业的规划发展也更加多元化。但是,目前我国工业建筑设计方案,还远远不能满足现代工业建筑设计的要求,依旧存在着诸多问题。质量是建筑的命根,质量上的缺陷是建筑设计的最大缺陷。设计阶段是工业建筑项目的初始环节,设计方案是否合理,对工程建设的质量有决定性影响。传统的工业建筑设计,仅限于常规的生产需求,多数只是为了向企业提供生产空间,并没有考虑设计方案存在的质量问题。如在设计厂房建筑时,对占地面积、空间改造、建筑性能等问题没有充分考虑,造成建筑设计方案与实际生产要求不相符,设计方案存在明显的质量问题。我国正在大力推进节能减排工作,这也要求建筑行业朝着“环保节能”方向发展,以促进整个工业产业链的优化改造。在工业化生产的背景下,建筑物设计改造中出现了多种“污染问题”,产生了一定的负面效应。设计人员没有充分考虑绿色建筑的要求,建筑防污处理不够理想。以电力建筑物为例,变电站建筑施工需要占用大量的土地,建筑方案设计不合理,就会造成土地资源的浪费,或者出现在森林区域肆意开发等问题。从工业建筑项目投资的角度考虑,无论是中小型还是大型工业建筑,都需要投入巨额的成本资金。建筑设计关系到成本耗资的数额,如果设计人员的成本控制意识不强,对项目规划需消耗的费用缺乏全盘考虑,那么就可能导致资金的浪费。如工程设计师对工业建筑材料的分配不合理,导致材料采购成本增多;建筑结构设计不合理,则会造成了工程的返工返修现象,增加了项目建造成本。
绿色建筑设计理念的主要内容
鉴于传统工业建筑设计的缺陷和不足,新时期工业建筑设计应以“绿色环保”为宗旨,从环保、节能、除污、低耗等方面详细分析,设计出更加科学的建筑方案,建造出更加优越的工业建筑物。“保护环境,避免污染”,这是绿色建筑设计的核心思想,对绿色工业产业的发展有着重要意义。根据工业建筑设计标准,设计人员必须要结合前期勘测得到的数据信息,制定“环保型”建筑方案。工程设计师可以从材料、结构、外观等方面全面提升工业建筑的绿色效果,严格防范有害建筑的形成。能耗问题是限制工业建筑发展的重要因素,过大的能量消耗,对工业生产活动造成了较大的阻碍。绿色建筑设计理念对建筑节能提出了新要求:一是节能系统,工业厂房建筑尽量采用外墙保温系统、内墙保温系统等结构,避免热能过度耗损带来的不便。二是节能材料,广泛采购新型节能材料,提高工业建筑的综合性能。除了对工业建筑的结构进行改良设计,还需配备高性能的除污系统,以此来改善工业建筑的使用性能。“除污”是绿色建筑设计思想的新内容,要求为工业建筑提供多功能的操控系统。通常应在建筑物内部安装自动化除污系统,利用除尘器、除烟器等装置维持建筑物内空气的正常流通,防止各种污染现象的发生。热能耗损过大是影响工业建筑内部环境的一大因素,由于传统建筑设计条件有限,对热能消耗问题未能采取有效的处理措施。新时期绿色建筑设计应坚持“低耗”原则,对建筑内、外部的热能消耗加以控制。比较常见的低耗设计是采用“保温系统”,在冬、夏两个季节协调热能供应,营造良好的工业生产环境。
工业建筑设计融入绿色理念的表现
目前,国内建筑行业总体实现了绿色改革,绿色建筑成为了建筑市场发展的新趋势。越来越多的工业建筑设计体现了“环保、节能、绿色”的新理念。在绿色理念指导下,设计单位对工业建筑物的建造工艺进行了优化改进,以保证后期施工符合绿色建筑物的要求。常见的改造方式是简化工艺,在保证建筑设计质量的前提下,对原始工艺精简调整,以适应节能降耗的建筑设计要求。建筑行业新型材料的出现,大量绿色材料的普及和运用,为实现建筑节能创造了条件。首先,改造混凝土材料。混凝土是工业建筑的基本要素,设计人员对混合料进行了绿化改造。如智能混凝土,具有性能强、材质优、成本低等优点。其次,更新工业建筑装饰材料。如内外墙体材料、地面材料、顶棚材料等,均采用了新型的绿色环保材料。除污系统是基于自动化控制平台的新系统,设计人员常根据工业企业的生产情况,结合存在的污染问题,配备专业的除污控制系统。针对空气污染,可在厂房适当位置安装排烟系统,及时把有害气体输送到厂房外部,或者完成相应的空气净化处理。此外,工业污水也是绿色建筑设计需考虑的问题,多数企业已经在工业厂房内配置了给排水系统,避免了污水聚积产生的污染。从现有的工业建筑来看,建筑物的主要结构可分为“单层、多层”两种形式。每一种形式的建筑物都得到了全面优化,整体结构形式在不断改造升级。就多层建筑而言,设计人员注重结构空间的利用,适当降低每个层面之间的高度,减少建筑能耗,降低结构承载。同时,在工业建筑结构交接处设置加固构件,增强了建筑物抗震、抗病害的能力。
建筑绿色设计方案的管理
1.1资源能效型理念
资源能效型,顾名思义,即为资源的有效性利用。一栋建筑建造在自然环境中,周围有许多可再生与不可再生资源。倡导绿色理念,就要努力做到各种资源能源在建筑中的有效利用,节约利用,循环利用。太阳能与风能是典型的可再生能源,在建筑设计方案中可以建筑形体与建筑立面的整体把握,做到在日间的时间里高效率的利用太阳能与风能,有效的节约使用电能等耗能的能源。
1.2建筑与自然的有机融合
人类本身就是大自然的一部分,建筑为人类所提供的居住空间也应当与大自然密切结合在一起。我们倡导让建筑融于自然,让建筑回归自然,将自然优美清新的自然环境引入建筑构建的内部空间中,同时也让建筑所营造的内部空间作为自然整体空间的一个序列,两者相互结合,相互作用,做到建筑与自然的共同的可持续发展。
2绿色理念在建筑中设计的原则
在任何时候,人都是社会的主体,正是因为有着人发挥着主观能动性的作用,社会才会一直向前发展。因此,在建筑设计伊始,就不能忽视人的主观能动性与诉求性,在设计的各个阶段都要注重人的话语权的营造。在绿色理念的倡导下,在保持以人作为主体的前提下不能忽视了建筑周边的自然环境。当今时代的以人为本是建立在自然环境与人工环境共同发展的基础上,只有做到两者的有机融合,才能真正做到在绿色理念下以人为本的建筑设计。
(1)共生原则。
黑川纪章提出的新陈代谢与共生原则是建立在哲学视角下的空间论的基础上,提出的共生理论能够较好地诠释空间的物质属性,空间属性,精神属性以及文化属性。在绿色理念的倡导下,共生原则同样可以在建筑设计中得到充分运用。绿色理念下的绿色建筑要做到人与环境共生,建筑与周边环境共生,人与建筑共生这三个最基本的共生原则。不能单单只是将人作为主体,人,建筑,环境三方是互为平等的关系,要尊重三方最基本的诉求。
(2)渗透原则。
绿色元素是绿色理念中提取出的重要的设计元素。若要使绿色理念在建筑设计中能够充分体现,必须要重视绿色元素在建筑设计中的各阶段渗透。所谓渗透的要领可以总结为设计刚开始的理念渗透,方案设计中的语言渗透,建筑施工中的材料渗透与技术渗透,建筑建成后的建筑外立面元素渗透等等一系列完整的过程。一栋好的绿色建筑必须是承载着从设计开始到最终建成后的整体绿色渗透原则的。
3绿色理念在建筑设计中的具体应用
3.1对可再生资源的高效能利用
建筑设计中的绿色理念中,当前主要倡导的即是“节能”,节能意味着对不可再生资源进行最大限度利用的同时,对可再生资源进行充分利用,还可以用可再生资源来代替不可再生资源。在当今公认的可再生资源中,太阳能、地热能、风能是三种主要的可再生资源。目前,在建筑界中,对太阳能与风能的利用较为普遍,当前建筑普遍采用大型落地窗,就是为了能最大限度的采光和利用太阳光;我国知名建筑学者王澍设计的中国美院象山校区,就是依据自然环境充分利用风能的典范。同等条件下,当前我国对地热能的高效利用较少,目前仅北京,上海等一线城市建成几个地热能校小区,但收效甚微。冰岛的雷克雅未克成地热能供暖系统如今已经建成并且高效运行中,是充分利用地热能源的典型案例。
3.2新型材料结合绿色元素
在进入高科技时代以来,科学技术的创新带动了相关产业的迅猛发展。新型材料的运用为绿色理念在建筑设计中的施展注入了新的活力。各种高新技术材料逐渐取代了原来的木头,砖等原始材料。在新型材料的辅助下,一些新颖的充满想象力的绿色理念得以实现。例如,“屋顶花园”是绿色理念在建筑设计中运用的典型案例,在建筑的楼顶加注高级防水隔绝材料,通过种植一些花草树木,这样既能绿化环境,又能净化空气,在保温隔热的同时,又能美化建筑立面。
课题一“绿色建筑的规划设计导则和评估体系研究”,结合中国的自然资源与环境条件、社会与经济发展的国情,研究确定绿色建筑的概念,界定绿色建筑的范畴,建立绿色建筑评估体系,制定绿色建筑规划与设计导则。针对我国社会主义市场经济管理体制的特点,探讨政策控制和市场机制结合,引导和推广绿色建筑的途径。
研究内容包括:对世界上各主要国家的绿色建筑评估体系和技术指南进行比较研究;建立绿色建筑评估体系;与地域气候条件有关的建筑热工指标研究;绿色建筑评估体系的实践;完成绿色建筑规划设计导则及技术指南;针对我国社会主义市场经济体制,结合我国建设工程管理的特点,探讨政策控制和市场机制结合,引导和推广绿色建筑的途径;开发绿色建筑评估体系软件平台和基础数据库;开发用于定量评价建筑环境的模拟软件,包括建筑热环境模拟软件、日照和采光软件等的进一步研发和完善。
课题二“绿色建筑的结构体系评价方法研究”,主要进行五方面的深入研究:建筑结构体系全生命周期技术经济分析;建筑结构绿色评价体系研究;提高建筑结构体系绿色性能的技术手段研究;绿色建筑结构选型技术导则研究;钢结构(含公共建筑与住宅两类)推广应用的制约因素和成套关键技术的研究。
课题三“绿色建材技术与分析评价方法研究”,围绕建筑材料在绿色建筑中应用的关键技术展开,主要研究工作分为绿色建材及建筑部品评价分析技术建筑废弃物、再生利用技术和产品的研发、新型环境协调产品的研究开发三部分。课题下设9个子课题,包括:绿色建材技术及分析评价方法的研究、绿色建材分析评价技术的研究、建筑部品分析评价技术的研究、绿色建材及建筑部品基础数据库和评价软件的编制、建筑垃圾再生集料及其配制新混凝土的研究、建筑垃圾循环再生及其应用技术的研究、建筑垃圾再生产品在新型建筑材料中应用研究中、室内湿度调节及抗菌防霉功能建筑材料关键技术的研究、产生负离子功能建筑装饰品关键技术的研究、高效净化空气材料和技术的研究。
课题四“绿色建筑水的综合利用关键技术研究”,围绕绿色建筑的水资源可持续利用问题,研究开发水安全综合性保障技术与两种专项技术(包括湿地-水体复合生态水质净化技术和以降低冲厕用水为核心的节水技术与节水器具)。结合工程项目,通过对供排水系统的分析、工程性试验及跟踪研究,从水量、水质两方面提出不同地域生态、不同自然条件、不同水资源状况的绿色建筑水安全保障的综合控制策略与技术。
课题五“降低建筑能耗的综合关键技术研究”,针对影响建筑能耗的三个关键环节——围护结构、室内环境控制系统和建筑能源供应与转换系统,以及新建建筑能耗标识制度,瞄准国际前沿,从我国实际和潜在需求出发,联合科研机构、设计院、设备产品制造商等技术转化过程主体,集中力量于智能可调节型围护结构、独立控制型低能耗环境控制系统、以天然气为动力的建筑高效热电冷联供系统、以及新建住宅建筑单元能耗标识体系等关键问题,开展系统研究、瓶颈突破和产品开发,并在清华大学和上海建筑科学研究院绿色建筑集成示范平台上安装、调试、测试和评价,形成降低建筑能耗的关键技术系统集成,加快技术产品化和产业化,实现跨越式发展。
课题六“绿色建筑室内环境污染控制与改善技术研究”,针对已有建筑和新建建筑存在的室内环境问题,从室内空气质量、热环境、声环境、光环境和室内综合环境等方面系统开展源分析、源传播途径、源作用机理研究,探索不同因素对人体和环境的影响规律,研发室内环境设计预测、检测评估和控制改善等实用技术体系,为绿色建筑的决策、设计、实施、管理提供有效、可靠的室内环境控制与改善技术手段,提高我国在绿色建筑室内环境领域的研究水平,推进我国绿色建筑的发展。
课题七“绿色建筑绿化配套技术研究”,致力于建立绿色建筑适生植物资源信息库,资源信息库中植物种类不少于500种;不同的绿色建筑植物群落的生态效益测试;编制绿色建筑绿化配置技术标准和评价指标体系。
2设计反馈的及时有效化
BIM软件可以在设计阶段的任何时刻结合相关绿色节能分析软件(例如Ecotect软件)对方案进行相关设计分析,并及时反馈出模拟评估的结果。此外,传统的可持续分析工具在建筑物理、数据分析等方面要求分析人员具备较强的专业素质,而BIM的可持续分析软件具备操作简单、易于掌握的特点,不需要冗长的数据分析就可对不同设计策略进行快速评选,为建筑师在早期设计阶段提供技术支持。
3BIM在绿色建筑方案设计中的适用性分析
在建筑设计中,尽管设计阶段的成本仅占建筑总造价的5%-7%,但是设计阶段的设计方案却会对建筑总造价产生70-80%的巨大影响。此外,建筑的最终性能很大程度上也受设计方案的影响。在设计初期,设计师近80%的设计决策会影响建筑的最终能耗表现;而当一栋建筑已经进入施工或者运营维护阶段,从设计上大幅提高建筑性能的可行性就大为降低。由于方案设计早期可选设计策略具有高度不确定性,并对建筑最终性能影响显著,因此,建筑师能否在设计初期就得到及时有效地决策信息对提高绿色建筑设计水平具有至关重要的影响。无论是住宅建筑还是公共建筑,其功能复杂、形式多样,对能源与环境影响较大。同时,办公建筑中员工工作环境的舒适度及相关经济效益、品牌效益等方面逐渐得到越来越多的重视。面对全球范围内绿色思潮的巨大冲击,大力发展高效舒适、健康环保的绿色建筑已经势在必行。而在绿色建筑设计中,设计师需要将可持续理念贯穿于整个设计过程中。如果在初期设计阶段,设计师就能模拟建筑实施过程并预测最终环境性能,则可以从环境影响的角度,不断比较各种可选方案,降低项目在施工及运营阶段对自然环境造成的不良影响与破坏,进而确保绿色资源开发、绿色生产、建筑环境的不断改善和优化,最终实现人、自然与社会的和谐发展。目前,面向设计师的绿色建筑设计决策支持研究尚在起步阶段,如何在早期设计阶段给予建筑师实时可靠的技术评估以及可以权衡利弊并行之有效的信息支持,是该研究的难点之一。BIM作为当今建筑业新兴的信息技术,在方案设计阶段拥有以上介绍的三大突出优势为克服以上难点提供了新的工具与途径。因此,在当今信息化技术快速发展的背景下,基于BIM的建筑设计辅助工具的性能已远远优于传统的辅助工具,信息化设计辅助工具可以为建筑师提供实时、准确的建筑信息及快速的建筑分析与模拟反馈,可用于对不同建筑方案进行比较,以便提前解决建筑中可能存在的各种问题,从而给予建筑师有效及时的早期设计决策支持。
4基于BIM技术与传统设计方法的应用比较
本文以单体某综合办公楼为例,基于BIM技术与传统设计方法在绿色建筑方案设计的应用中进行对比分析。该综合办公楼位于大连市,总建筑面积为1800.06平方米,屋面高度为10.8米,主体结构形式为钢筋混凝土框架结构,建筑消防等级为2级。运用Revit软件建立综合办公楼的三维模型,将建筑信息模型导入到绿色建筑分析软件——Ecotect中并进行模型分析。选取绿色建筑的重要指标进行比较分析,主要包括日照间距、遮阳构件室内采光、太阳辐射以及节能情况等。
4.1土地的利用——日照间距的确定
通常设计师在规划设计时,为了保证日照光线不受相邻建筑物的遮挡直接射入到室内,需要在建筑物与建筑物之间留出一定的距离,这个距离通常称为建筑的日照间距。而在住宅小区,往往由于建筑布局的不恰当,以及四周建筑的相互遮挡,使得某些朝向选择较好的建筑并不能获得足够的日照条件,可以说,日照间距确定的合理与否,不仅关系着建筑物能否获得足够的日照光线,而且还可以使原本稀缺的土地资源得到充分的利用,以达到绿色建筑基本原则之一,即土地的节约与充分利用。通常情况日照间距的确定方法主要有以下两种:(1)传统的公式法日照间距的大小主要根据现行小区规划设计、住宅设计以及其他建筑设计规范中对日照标准的要求来确定。它受当地地理纬度、建筑朝向、建筑的高度和长度以及用地地形等相关因素的影响。在平坦场地上,任意朝向的条室建筑其日照间距主要根据公式:D=(H-H1)×cot(h)×cos(r)。其中,D为两建筑物间平地日照间距;H为前排建筑高度;H1为后排建筑底层窗台高度;h为太阳高度角;r为建筑墙面法线与太阳方位的夹角。从公式的外表形式可以看出,该公式复杂,计算繁琐,即使在确定正南、正北的建筑日照间距也显得非常困难;当面对复杂的建筑形式和布局时,只能进行简化处理,根本无法进行日照分析以及优化设计。(2)基于BIM的分析法为了阐述基于BIM的日照间距确定,本文以大连某综合楼办公项目为例,确定其日照间距,其具体步骤为:将Revit建立好的BIM模型导入到Ecotect分析软件中,为了能够快速、简便的确定日照间距,本文采用替代法进行分析,即在Ecotect软件中建立一个与该综合楼办公项目高度一样的框架,并且一楼窗户位置与Revit所创建的BIM模型一样,同时假定该综合办公楼的正南方向有一栋与其等高的建筑,根据建筑设计标准,南向墙体接受太阳的日照至少2个小时,本文选择8点半至10点半这两个小时,确定其日照间距。可以计算出此时红色的建筑由于受前面建筑物的遮挡,没有满足设计规定日照要求,此时的距离为16.3m,为了让该综合办公楼满足设计规定的日照要求,为此需要调整其距离,调整后距离为23m,可以算出南墙日照时间完全符合要求。由此可以看出,基于BIM的日照间距确定方法比较简单,并且形象直观,可以直接的观察到每个时间点的阴影,而在建筑选址以及具体规划的设计中,有以下几个方面可以为建筑物争取日照,同时达到充分利用土地、节约土地的目的:利用地势高差规划建筑物的布局,以减少建筑间的间距,一方面充分利用了土地,另一方面又满足建筑物日照的要求,这点特别适合大连市的地势情况;在多排多列建筑物布局时,可以采用建筑物前后排的错位布局,利用屋面山墙空隙来获得日照;不同高度建筑物布局时,可以将高度较低的建筑物布置在向阳位置,而较高建筑物布置在其后面。
4.2室内采光分析
(1)传统的方法在现实生活中,建筑物室内主要通过自然采光与人工照明得到照度。自然采光主要是通过房间的窗户进行采光,窗户采光的局限在于照度随房间进深下降比较快,照度分布很不均匀,同时房间较深部位不能得到足够的自然光线,虽然可以通过提高窗户的位置来增加一部分自然光线,但同时又受到房屋层高的限制;而人工照明主要是通过室内布置一定数量的灯具来获得照度,通常情况下,电器工程师主要按照现行值反推灯具的总功率,以总功率来计算灯具的数量,最终在建筑中按照需要布置灯具,而很多情况下,相同类型、相同数量的灯具因为排列方式的不同,会使室内产生不同的照明效果,有时,只要灯具布置的合理,可能并不需要按照电器工程师计算的灯具总数进行布置就能达到与其基本一致的照明效果。(2)基于BIM的采光分析面对着传统方法在自然采光中运用的不足,基于BIM的Ecotect软件为室内采光环境的改善带来新的契机,即在窗户合理位置处设置阳光反射板,将太阳光通过阳光反射板反射进入房间进深较大的房间内,使房间较深部位也能够得到适宜的照度。此外,运用Ecotect软件可以确定阳光反射板的尺寸,来达到合理利用太阳光的作用,这样既能充分利用太阳光线,也能达到节约阳光反射板材料的效果。室内采光的另一种途径就是人工照明,相同数量、同一类型的灯具布置不同,产生的照明效果也不同,而Ecotect软件具有模拟灯具布置产生照明效果的功能。采用较为分散的布置方式,产生的照度平均值为158.45lux,在程序中可以看出光线分布不够均匀,而采用较为紧密的方式布置,产生的照度平均值为156.57lux,从程序可以看出光线分布比较均匀,从分析结果可以得到,灯具的布置不同确实会造成照度的不同以及光线分布不均匀情况,这样可以为相关设计师提供灯具的合理布置,以达到照明效果最好的布置。
4.3节能优化设计
近年来,随着经济的飞速发展,能源的消耗与日俱增,全球能源短缺的状况日益凸显,能源问题已经成为每个国家首要关注的问题。与此同时,我国建筑能耗占社会总能耗的比重也在不断增加,节能建筑也成为我国所推荐的一种趋势。由于不同的建筑设计方案能源消耗差别较大,因此在建筑方案设计阶段对建筑进行能耗模拟,判断建筑是否节能具有重大的意义。而对建筑进行能耗模拟分析,目前主要有以下两种方法:(1)传统的方法大多数建筑都是参考已有生态建筑设计的案例和技术,利用以往的2D软件,由相应的专业人士通过手工输入的方式将建筑设计的一系列数据输入到专业软件中,进行能量分析。该方法的局限在于能耗分析需要大量的专业数据,输入繁琐,专业性强,造成建筑师难以花大量的时间与精力去研究能耗模拟软件并完成不同方案的能耗分析工作;另一方面,设备工程师需要在输入建筑数据后使用能耗分析软件进行能耗分析,而分析结果并不能直接反映到建筑模型中,导致能耗分析通常安排在设计的最终阶段,不能及时为建筑师提供方案设计依据。(2)基于BIM的Ecotect节能分析面对着传统方法的局限,基于BIM的Ecotect软件分析可以解决采用传统方法存在的问题,由于建筑朝向、维护结构性能等因素是影响建筑能耗的重要因素,为此,本文基于BIM的Ecotect软件分析建筑朝向与维护结构性能对建筑能耗的影响。
4.4设计方案优化的对比分析
在上一节中,笔者以大连某综合办公楼为实例,详细介绍了传统设计方法与基于BIM技术的设计方法在该实例室内采光、日照间距及节能设计时的应用,两者优化对比分析见表5-1。
在实际的暖通设计过程中,应该遵守绿色环保的原则。一方面,选择材料的环保性。在进行暖通工程的建设中,如果对材料选择不当,就会造成暖通系统无法正常运行、资源严重浪费以及环境受到污染等不良现象出现。所以,暖通材料的设计应该就地取材,对可再生资源进行充分的利用,选择质优环保的保温材料;另一方面,利于回收以及资源的再利用。暖通空调的设计与绿色建筑的再利用联系紧密,因此,对于暖通空调的设计需要应用独立的系统结构,其大多数的零件能够进行拆卸与更换。
1.2节约能源原则
对于绿色建筑最基本的要求是最大程度的降低各种能源的消耗。所以,在进行暖通设计的过程中,应该对制冷系统、通风系统以及采暖系统等能源问题进行充分的考虑,注重建筑工程内外部环境的协调性,最大程度的对高性能以及可再生材料进行使用,进而提高原材料的使用效率,降低建筑企业的环境污染以及能源浪费。
1.3循环利用原则
实现节能环保最重要的途径就是对资源以及材料进行循环利用,循环利用不是指运材料的重复性使用,二是把暖通空调系统中的材料以及设备进行统一的回收,使其送到加工工厂,进行熔炉重铸,变废为宝,进而实现资源的循环再利用,从而实现产品、废品、原材料的良性循环利用。
2暖通设计中绿色建筑技术的应用分析
2.1绿色建筑中的蓄冷技术
在暖通设计中采用蓄冷技术,就是指在用电低峰时,运用能源进行制冷,并对其进行储蓄,在需要冷量时对其进行释放。其蓄冷技术的优势体现在能够避免用电高峰,降低能源的占用率,实现环保节电的目的。对冰蓄冷系统进行优化不但能够降低用电量,提高其经济效益,而且还能够减少能耗,实现节能以及低温送风。其主要的技术应用方式为:一是,在用电低谷的夜晚对冷量进行蓄积,并在白天的用电高峰期对积蓄的冷量进行释放,用于供冷,进而降低电费的支出;二是,一般而言,在相同的条件下,冰的蓄冷量要远远高于水的蓄冷量,因此,设计人员应该把暖通的蓄冷池设计为较小的容量,其在热容量损失小的情况下,就会在一定程度上降低能源的消耗;三是,当暖通空调中冷水的温度达到3%左右时,应该使用低温送风,降低风机动力与风量,进而起到节能的效果,此外,在夜间制冷剂基本处于满负荷的状态,其设备的利用率与工作效率较高,能够达到冰蓄冷系统优化的良好效果。
2.2设计结构与材料的优化
实现暖通设计的节能环保,最重要的就是对其结构的设计进行优化。近年来,暖通的设计主要依靠现代化的科学技术设备来满足用电客户的需求,然而其成本造价较高,同时也带来一定的空气污染、环境污染以及噪音污染。因此,相关的设计人员应该在设计结构的内部对其进行优化。比如:对室内的生态环境进行改善,我们可以利用绿色建筑技术对建筑物结构与材料进行改进,针对建筑物窗户的选择,为了能够使其吸收更多的太阳能以及具备良好的照明效果,就应该选择材质特殊的玻璃,在寒冷的冬季应该向其中充入双层惰性气体,提高光源的通过率,进而形成良好的温室效应。
2.3对自然通风的有效利用
建筑物的自然通风对室内的空气质量以及温度具有直接的影响,所以,在对建筑内部进行通风设计过程中,应该充分结合当地的气候条件,对自然风进行充分的利用。在使用暖通设备之前,主要是一来自然风对建筑物的内部进行换气,进而达到高效、环保、节能的目的。由此可见,建筑物应该具备有利于通风的格局与朝向,为了促使风更好的进入室内,应该对气流的阻力进行减小,对建筑的剖面、平面等细节进行充分的考虑。例如:相关人员在进行设计过程中,应该把门窗设计在同一条直线上,要具备大的开口面积,与此同时,针对风速以及风向的不稳定性,并该对百叶窗户进行合理的安装与调节,进而达到良好的通风效果。此外,还应该在建筑物内部进行楼梯间以及中厅的多种竖向设置,降低室内的温度,促进建筑物内部空气的流通率,进而避免开启换气设备,降低的能耗。
2.4太阳辐射暖通节能技术
作为一种理想型的清洁能源,太阳能是取之不尽用之不竭的,是最为绿色环保的能源。在进行暖通设计过程中,通过对太阳的光热以及光电的等技术的应用使其太阳能转换为热能,把热水箱以及响应的加热设备组成集热器,把地板采暖与温度控制器构建成循环控制系统,进而实现对室内气温进行季节调节的良好效果。如此一来,通过太阳能节约的资源与能源所蕴含的经济效益可观,通过太阳能节能技术的应用,实现了生产成本降低以及资源的节约,进而在最大程度上降低了环境的污染,实现了暖通设计的绿色环保目的。